环氧树脂建筑结构胶粘剂的增韧机理VIP免费

第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共6页环氧树脂建筑结构胶粘剂的增韧机理刘宇星张炜赵世琦北京金岛奇士材料科技有限公司清华大学高分子研究所摘要简述了环氧树脂建筑结构胶增韧的必要性；环氧树脂增韧与传统的增柔之间的区别，环氧树脂增韧的结构特征；综述了环氧树脂增韧的历史及现状，并对不同弹性体增韧方法的特点进行了评述；通过具体实例论述了胶粘剂本体韧性的提高与粘接强度的提高的对应关系，举例介绍了在建筑结构胶中广泛使用的典型环氧树脂/胺类固化剂体系的增韧方法，并简要说明了使用原位分相型增韧技术时的注意事项。关键词环氧树脂；建筑结构胶；增韧；原位分相一、建筑结构胶增韧的必要性许多双酚A型环氧树脂/胺类固化剂组成的配方体系可以在室温条件下固化，因而被广泛用做建筑结构胶粘剂的基料。但是目前的建筑工程对建筑结构胶粘剂提出了越来越高的性能要求，不仅希望结构胶具有更高的粘接强度（拉伸剪切强度、正拉强度），更好的耐低温、耐疲劳性能，而且不能使结构胶的耐热性、抗压强度等下降过多。通常双酚A型环氧树脂固化物质地硬脆，耐开裂和冲击性能较差，如果仅在环氧树脂、固化剂种类、配比方面进行调配是难于满足以上要求的。采用环氧树脂增韧技术，将环氧树脂均相固化物转变为具有多相结构的环氧树脂合金，是当前制备高性能建筑结构胶粘剂的极为有力的技术手段，受到了广泛的重视。二、环氧树脂的增韧提到增加韧性，往往令人想到向树脂中加邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯等非活性的增塑剂，它们与树脂间没有任何化学键相连接，存在于树脂交联网络中，在分子链段相互运动之中起某种“润滑”作用，因而使树脂固化物柔化，而且增塑剂有可能会随时间慢慢迁移到树脂固化物的表面。此外，使用一些具有柔性分子链的固化剂如长链脂肪族胺类、柔性环氧树脂如聚丙二醇二缩水甘油醚等，它们能够通过反应连接到交联网络之中，从而增加交联网链的柔性，这一类物质不会象二丁酯、二辛酯那样有迁移析出到固化物表面的可能。这些物质都是使材料整体的分子结构柔性化，而且柔化后的树脂仍然是均相体系，胶粘剂增加了柔性粘接强度虽有了某种程度的提高，但耐热性例如热变形温度HDT或玻璃化转变温度Tg往往下降几十度，所以也就大大降低了高温下的性能。环氧树脂增韧不同于增塑和增柔，不是将材料整体柔性化，而是将环氧树脂固化物从均相材料变成非均相的多相多组分体系。典型的环氧树脂多相结构是“海岛结构”，见下图2-1：从图中可以看到，经过增韧后环氧树脂固化物断面中分布着微米级的第二相颗粒，“海岛结构”是增韧环氧树脂固化物的结构基础。由于第二相的存在，固化物宏观上通常表现为不透明。第2页共6页第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页图2-1增韧前后固化物的微观形态对比三、弹性体增韧技术环氧树脂增韧的研究始于二十世纪六十年代，McGarry等人[1]用端羧基液体丁腈橡胶（CTBN）来改性环氧树脂取得了很好的增韧效果。在此之后CTBN改性环氧体系的增韧研究蓬勃展开[2][3]，类似的液体聚合物（齐聚物）也不断被发现。除橡胶弹性体增韧环氧树脂之外，近年来，在环氧树脂增韧领域还有不少研究热点。例如热塑性聚合物增韧环氧树脂[4][5]，如聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚醚酮(PEK)、聚苯醚(PPO)等；液晶聚合物增韧环氧树脂[6][7][8][9]；无机刚性粒子及无机纳米粒子增韧环氧树脂[10][11][12][13]，等等；它们各有各的优缺点。目前橡胶弹性体增韧在环氧树脂的实际应用当中仍然占据主流地位。环氧树脂增韧技术在高性能结构胶粘剂、复合材料的制造中已应用了数十年。近年来随着对建筑结构胶性能要求的提高以及高性能低成本环氧树脂增韧剂的出现，在民用产品中也逐渐流行开来。弹性体增韧环氧树脂目前主要有原位分相型弹性体增韧和预制弹性体微球增韧两类，合理使用这两种增韧方法都能在环氧树脂固化物中生成“海岛结构”，从而起到良好的增韧效果。原位分相型弹性体增韧剂的典型代表是端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)，其分相原理示意图参见图3-1。这类增韧剂增韧环氧树脂的关...